JP2014014028A - 光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ユビキタスアンテナシステムを用いたブロードバンド・ユビキタスネットワークにおいて、ＥＶＭを劣化させる要因の１つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク／スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できる光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、ブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムにおいて、パルス化した光搬送波を変調信号で変調する際に、パルス化した光搬送波を直接、変調信号で強度変調するのではなく、変調信号をＡＭ／ＦＭ変換した後にパルス化した光搬送波を強度変調することで、簡易な光受信装置構成を用いつつ受信感度を改善することとした。
【選択図】図８

Description

本発明は、ブロードバンド・ユビキタスネットワークにおける光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システムに関するものである。

近年の光アクセスシステムの高速化は著しく、高速通信サービスを提供するＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）システムでは、現在通信速度１Ｇｂｐｓの１ＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が利用されているが、今後、更なる高速化を目指して１０Ｇｂｐｓの高速通信が可能な１０ＧＥ−ＰＯＮやそれに続く次世代ＰＯＮシステムに関する検討がＩＥＥＥやＦＳＡＮ（Ｆｕｌｌ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の標準化団体で活発に議論されている。一方、無線通信の分野では、従来の無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇとの下位互換性を保ちながら、実効速度１００Ｍｂｐｓ以上を実現する高速無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｎや、最大３７．５Ｍｂｐｓの高速通信を実現する第３．９世代移動体通信の規格であるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）のサービスが利用されている。更には、将来システムとして、国際電気通信連合無線通信部門（ＩＴＵ−Ｒ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ−Ｒａｄｉｏ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｅｃｔｏｒ）で検討されているＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおいては新周波数帯を利用した最高１Ｇｂｐｓ伝送の実現が想定されており、次世代の無線アクセスにおいても、ギガクラスの高速サービス実現への期待が高まってきている。

こうした中で、特に、無線通信における近年の特徴として、無線端末が多くの人々に普及してきたこと、無線ＬＡＮや３Ｇなどの様々な無線通信サービスが混在していること、大容量でリアルタイム性を要求するデータのトラフィックが増加していることなどが挙げられる。これらの要求を満たすため、小規模な通信エリアをカバーするフェムトセル、電波形式を保存したまま無線信号を光ファイバで伝送するＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｎ Ｆｉｂｅｒ）技術、波長分割多重技術を用いて高速大容量通信が可能なＦＴＴＨシステムを実現するＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）技術、空間分割多重を用いて無線伝送速度の高速化を実現するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術を組み合わせることで、無線基地局の柔軟な分散配置を可能とするシステム、すなわちブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムが提案されている（例えば、非特許文献１を参照。）。

図１にブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムの構成を示す。本システムは、ＷＤＭ−ＰＯＮアクセスネットワークにＲｏＦ技術を適用して、分散配置された無線基地局（ＢＳ：Ｒａｄｉｏ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）４００のリモートアンテナとＣＳ（Ｃｅｎｔｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）２００の間が様々な電波形式の無線サービスに対してトランスペアレントに接続された多数のフェムトセルを構成するものである（例えば、非特許文献２を参照。）。なお、図１では、ＢＳあたりのアンテナ数およびセルあたりのＭＩＭＯアンテナ数を２としているが、実際のシステムではそれらを２に限定する必要はない。本システムにより、様々な無線通信サービスが汎用的に利用できるアクセスネットワークの構築が可能となり、トラフィックやユーザの移動に対する高い柔軟性が得られ、様々な無線通信サービスが柔軟に提供されることにより、総合してギガビットクラスの大容量無線通信を実現することができる。

特開２０１０−２４５９８７号公報

宮本健司、西海達也、東野武史、塚本勝俊、小牧省三、田代隆義、原一貴、谷口友宏、可児淳一、吉本直人、岩月勝美，"ブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステム−ＡＰ波長多重／セクタ・サービス時間多重実験−"，ＭＷＰ研究会，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２６，２０１０． Ｋａｔｓｕｍｉ Ｉｗａｔｓｕｋｉ， Ｊｕｎ−ｉｃｈｉ Ｋａｎｉ， Ｈｉｒｏ Ｓｕｚｕｋｉ， Ｍａｓａｍｉｃｈｉ Ｆｕｊｉｗａｒａ， "Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＷＤＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ"，ＩＥＥＥ ＪＬＴ，２２，Ｎｏ．１１，ｐｐ．２６２３−２６３０，２００４． 池田智、他、「ＦＭ一括変換技術を用いた広域光映像配信」、２００８年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、ＣＳ−５−４ 川附隆人、他、「ＦＭ一括変換方式によるＢＳ／ＣＳ１１０°信号の伝送方式（３）」、２００７年電子情報通信学会ソサイエティ大会、Ｂ−８−１９ Ｍ．Ｆｕｊｉｗａｒａ，ｅｔ ａｌ．，"Ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ １２．５ ＧＨｚ ｓｐａｃｅｄ ２５６ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｈｙｂｒｉｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，"Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ．３７， Ｎｏ．１５， ２００１．

図１のブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムにおいて、１つのセルに着目した場合の構成を図２に示す。この場合、上り下りの波長数はそれぞれ２（上り／下りでは波長数の合計は４）、１つのセルを構成するＢＳ数は２、ＢＳあたりのアンテナ数は２、セルあたりのＭＩＭＯアンテナ数は２となる。本システムでは、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術を用いて、１つのＢＳ毎に１つの波長を割り当てる方式を採用している。また、複数のＭＩＭＯ信号が１つのチャネル上に多重されており、１つのＢＳに送られる２つの隣接セルへの信号の多重、すなわちセクタ多重と異なるサービスの信号（例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｎの２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の信号）の多重、すなわちサービス多重を時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術で実現する方式を採用している。

図３は本システムにおけるＣＳ２００およびＢＳ４００の構成の一例を示している。また、図４および図５は、図３における各ポイントでのタイムチャートを示している。

まず、ＣＳ２００において、２つの波長のコヒーレント光搬送波（λ１、λ２）をＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）２０１−１、２０１−２で発生させて波長合波器２０２で波長分割多重を行う（図４のａ）。そしてＳＰＧ（Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０３と光パルス変調器２０４を用いて各々の波長のコヒーレント搬送波からパルス化搬送光を生成する（図４のｂ）。波長分波器２０５を用いて各波長のパルス化搬送光を波長分割した後、それぞれの波長のパルス化搬送光を分岐光カプラ２０６により目的セルへ送信する２．４ＧＨｚ帯のＭＩＭＯ信号、隣接セルへ送信する２．４ＧＨｚ帯のＭＩＭＯ信号、目的セルへ送信する５ＧＨｚ帯のＭＩＭＯ信号、及び隣接セルへ送信する５ＧＨｚ帯のＭＩＭＯ信号用に分岐する（図４のｃ）。例えば、波長分波器２０５はＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）で構成できる。そして、分岐されたパルス化搬送光を信号変調器２０７によってＩＥＥＥ８０２．１１ｎ信号で変調する（図４のｄ）。

その後、隣接セルへ送信する２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の変調信号を乗せた変調光を遅延回路２０９で遅延させ、目的セルへ送信する変調光と隣接セルへ送信する変調光を光合波器２１０で時間分割多重し（図４のｅ）、伝送信号光とする。更に、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の変調光を遅延回路２１１で遅延させ、光合波器２１２で時間分割多重し、伝送信号光とする。遅延回路２０９、合波器２１０、遅延回路２１１及び合波器２１２で４チャネルが順に時間分割多重できるように、遅延回路２０９及び２１１で遅延量が調整されている。波長λ２においても同様の過程を経て、λ１とλ２の伝送信号光を波長合波器２１３で波長分割多重し、光伝送路５００へ送信する（図４のｆ）。例えば、波長合波器２１３はＡＷＧで構成できる。

一方、ＣＳ２００からの伝送信号光は、波長分波器３００によって波長分割され、それぞれＢＳ４００−１およびＢＳ４００−２に送られる（図５のｇ）。例えば、波長分波器３００はＡＷＧで構成できる。各ＢＳ（４００−１、４００−２）で光信号をＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）４０３で光−電気変換した後、目的セルへ送信する２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯のパルスされた変調信号をそれぞれ電気スイッチ４０４によって時分割分離（図５のｈ）。その後、パルス化された変調信号からＢＰＦ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）４０５によって変調信号を復元し、アンテナ４０６から送信する（図５のｉ）。なお、本来は各ＢＳ（４００−１、４００−２）に更に隣接セルへ送信される２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯のパルス信号を処理する電気スイッチ、ＢＰＦおよびアンテナが存在しているが、図３では省略している。

図３では、目的セルおよび隣接セルへ送信する２．４ＧＨｚ帯の変調信号をＬＤ２０１−１のコヒーレント光搬送波を分岐して各々の信号変調器２０７にて変調している構成を示しているが、目的セル及び隣接セルへの２．４ＧＨｚ帯の変調信号を波長λ１の２台のＬＤを用いて変調する構成でもよい。また、パルス化搬送光を生成する際の光パルス変調器２０４および変調信号でパルス化搬送光を変調する信号変調器２０７は強度変調である。例えば、光パルス変調器２０４及び信号変調器２０７は、ＬＮ−ＭＺＭ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ−Ｍａｃｈ Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）やＥＡＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）などの外部変調器である。

しかしながら、上記の構成では、コヒーレンス性の高いＬＤを用いて光領域で同一波長のパルス化搬送光を時分割多重している。図６、図７は、一般的なＬＮ−ＭＺＭとＥＡＭの消光比を測定した結果を示しており、変調信号のＯＮ／ＯＦＦ比は、２０ｄＢ程度である。信号のＯＦＦレベルは、完全に０レベルとはならない。図３のＣＳ構成に示されるように目的セル、及び隣接セルへの２．４ＧＨｚ帯変調信号を同一波長で合波すれば、信号のマーク／スペースレベル間で干渉が生じることになる。このため、上記の構成では、信号のマーク／スペースレベルでのパルス間干渉に起因するビート雑音によって受信感度が劣化することがあるという課題がある。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、ユビキタスアンテナシステムを用いたブロードバンド・ユビキタスネットワークにおいて、ＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を劣化させる要因の１つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク／スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できる光通信方法、送信装置、受信装置、及び光通信システムを提供することを目的とする。

本願発明は、上記課題を解決するために、ブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムにおいて、パルス化した光搬送波を変調信号で変調する際に、パルス化した光搬送波を直接、変調信号で強度変調するのではなく、変調信号をＡＭ／ＦＭ変換した後にパルス化した光搬送波を強度変調することで、簡易な光受信装置構成を用いつつ受信感度を改善することとした。

具体的には、本願発明は、サンプリングパルスでコヒーレント光搬送波をパルス化してパルス化搬送光を生成し、チャネル毎に異なる周波数の変調信号をＡＭ／ＦＭ変換してＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を生成し、前記パルス化搬送光をチャネル数だけ分岐して、チャネル毎に前記ＲＦ信号で強度変調して強度変調光を生成し、チャネル毎の前記強度変調光を時分割多重して伝送信号光として送信し、受信した前記伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成し、前記受信信号からパルス化されたＲＦ信号をチャネル毎に時分割分離し、チャネル毎のパルス化されたＲＦ信号からチャネル毎のＲＦ信号を復元し、チャネル毎の前記ＲＦ信号をＦＭ／ＡＭ変換してそれぞれ前記変調信号を再生する光通信方法である。

本願発明は、パルス化搬送光を生成する際、波長の異なる複数の前記コヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、前記サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎の前記パルス化搬送光とし、送信する際、波長毎の前記伝送信号光を波長分割多重して伝送信号光とし、受信信号を生成する際、波長分割多重された前記伝送信号光を波長毎に波長分割分離した後、光−電気変換して前記受信信号としてもよい。

具体的には、本願発明は、サンプリングパルスでコヒーレント光搬送波をパルス化してパルス化搬送光を生成するパルス化搬送光生成回路と、チャネル毎に異なる周波数の変調信号をＡＭ／ＦＭ変換してＲＦ信号を生成するＡＭ／ＦＭ変換回路と、前記パルス化搬送光生成回路からの前記パルス化搬送光をチャネル数だけ分岐して、チャネル毎に前記ＡＭ／ＦＭ変換回路からの前記ＲＦ信号で強度変調して強度変調光を生成する強度変調光生成回路と、前記強度変調光生成回路からのチャネル毎の前記強度変調光を時分割多重して伝送信号光として送信する時分割多重回路と、を備える光送信装置である。

本願発明は、前記パルス化搬送光生成回路は、波長の異なる複数の前記コヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、前記サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎の前記パルス化搬送光を生成し、前記時分割多重回路は、波長毎の前記伝送信号光を波長分割多重して、波長分割多重された伝送信号光としてもよい。

本願発明は、受信した伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成する受信回路と、前記受信回路からの前記受信信号からパルス化されたＲＦ信号をチャネル毎に時分割分離する時分割分離回路と、前記時分割分離回路からのチャネル毎の前記パルス化されたＲＦ信号からチャネル毎のＲＦ信号を復元するＲＦ信号復元回路と、前記ＲＦ信号復元回路からのチャネル毎の前記ＲＦ信号をＦＭ／ＡＭ変換してそれぞれ変調信号を再生するＦＭ／ＡＭ変換回路と、を備える光受信装置である。

本願発明は、前記受信回路は、波長分割多重された前記伝送信号光を波長毎に波長分割分離した後、光−電気変換して前記受信信号としてもよい。

本願発明は、上記の光送信装置と、上記の光受信装置と、を有する光通信システムである。

本発明は、ユビキタスアンテナシステムを用いたブロードバンド・ユビキタスネットワークにおいて、ＥＶＭを劣化させる要因の１つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク／スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できる光通信方法、光送信装置、光受信装置、及び光通信システムを提供することができる。

ブロードバンド光伝送を適用したユビキタスアンテナシステムによるブロードバンド・ユビキタスネットワークを説明する図である。 波長数を２（上り／下りでは波長数は４）、ＢＳ数を２、セル当たりのＭＩＭＯアンテナ数を２とした場合のブロードバンド・ユビキタスネットワークを説明する図である。 ユビキタスアンテナシステムのＣＳ及びＢＳの構成を説明する図である。 ＣＳの各ポイントにおけるタイムチャートを示した図である。 ＢＳの各ポイントにおけるタイムチャートを示した図である。 ＬＮ−ＭＺＭの消光比を測定した結果を示した図である。 ＥＡＭの消光比を測定した結果を示した図である。 本発明に係る光通信システムの構成を説明する図である。 ＡＭ／ＦＭ変換器の構造の一形態を説明する図である。 ＡＭ／ＦＭ変換器の構造の一形態を説明する図である。 ＡＭ／ＦＭ変換器の構造の一形態を説明する図である。 ＡＭ／ＦＭ変換器の構造の一形態を説明する図である。 ＦＭ／ＡＭ変換器の構造の一形態を説明する図である。 光パルス間干渉の発生原理を説明する図である。 本発明に係る光通信システムの構成を説明する図である。 本発明に係る光通信システムの構成を説明する図である。 本発明に係る光通信システムの構成を説明する図である。 ユビキタスアンテナシステムを説明する図である。 本発明に係る光通信システムの構成を説明する図である。 ユビキタスアンテナシステムを説明する図である。 本発明に係る光通信システムの構成を説明する図である。 ユビキタスアンテナシステムを説明する図である。 本発明に係る光通信システムの構成を説明する図である。

図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
また、ＣＳとＢＳは、送信側と受信側に限定するものではなく、受信側と送信側に入れ替わっても本願の技術思想を実現可能であることは、当業者にとって明白な事項である。
また、多重数等は、説明に記載の数値に限定されるものではなく、任意に設定可能である。
また、実施形態に記載の変調信号とは、ＲｏＦ技術によって伝送する無線信号一般を示すものであり、それぞれ説明に記載の周波数（例えば、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯等）は例示であって、これらの数値に限定されるものではない。無線種別方式（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ、ＭＩＭＯ等）についても、同様に例示であって、これらに限定されるものではない。

（実施形態１）
本実施形態は、ＣＳ−ＢＳ間の伝送に波長分割多重技術を適用しない例である。

実施形態１の光通信システムの構成を図８に示す。本光通信システムは、変調信号をＡＭ／ＦＭ変換した後に光信号を強度変調する光送信装置としてのＣＳ２００−０および、変調信号を再生する光受信装置としてのＢＳ４００’を有する。図８では時分割多重の多重数を２としている。まず、ＣＳ２００−０においてコヒーレント光搬送波をＬＤ２０１で発生させる。発生させたコヒーレント光搬送波を、サンプリングパルス発生回路（ＳＰＧ）２０３と光パルス変調器２０４を用いてパルス化する。ＬＤ２０１、ＳＰＧ２０３及び光パルス変調器２０４でパルス化搬送光生成回路を構成する。

ＡＭ／ＦＭ変換回路２１５は、Ｃｈ１とＣｈ２の変調信号を、それぞれ、ＡＭ／ＦＭ変換する。一方、分岐光カプラ２０６ではパルス化搬送光を２分岐し、強度変調器２０７’はＡＭ／ＦＭ変換したＣｈ１とＣｈ２の変調信号でそれぞれパルス化搬送光を強度変調して強度変調光を生成する。分岐光カプラ２０６及び強度変調器２０７’で強度変調光生成回路を構成する。

強度変調光Ｃｈ１の信号を遅延回路２０９で遅延させ、光合波器２１０で強度変調光Ｃｈ２と合波して伝送信号光を生成する。遅延回路２０９では、強度変調光Ｃｈ１と強度変調光Ｃｈ２が重ならないよう合波され、時分割多重機能を発揮する。さらに、伝送信号光として光伝送路５００へ送信する。遅延回路２０９及び光合波器２１０で時分割多重回路を構成する。

ＡＭ／ＦＭ変換回路の構成の一例を、図９に示す（例えば、非特許文献３を参照。）。図９の構成では、変調信号でレーザダイオード（ＦＭ−ＬＤ）からの出力光をＦＭ変調してＦＭ変調光を生成する。さらに、ＦＭ変調光と局発ＬＤ（Ｌｏｃａｌ−ＬＤ）からの出力光とを合波してフォトダイオードで受光しビートを発生させることで、変調信号をＡＭ／ＦＭ変換してＲＦ信号を生成する。なお、ＦＭ−ＬＤ出力光の中心周波数とＬｏｃａｌ−ＬＤ出力光の中心周波数の差は一定（Δｆ）となるよう制御を行うことで、変換されたＲＦ信号の中心周波数が安定する。

ＡＭ／ＦＭ変換回路の構成の別の一例を、図１０に示す（例えば、非特許文献４を参照。）。図１０の構成では、レーザダイオード（ＬＤ）からの搬送波を位相変調器（ＰＭ−ＭＯＤ）に入力し、変調信号でＰＭ変調することでＦＭ変調光を生成する。さらに、ＦＭ変調光と局発ＬＤ（Ｌｏｃａｌ−ＬＤ）からの出力光とを合波してフォトダイオードで受光しビートを発生させることで、変調信号をＡＭ／ＦＭ変換してＲＦ信号を生成する。なお、ＬＤからの搬送波の中心周波数とＬｏｃａｌ−ＬＤの出力光の中心周波数の差は一定（Δｆ）となるよう制御を行うことで、変換されたＲＦ信号の中心周波数が安定する。本構成は、ＬＤでＦＭ変調を行う必要が無いことから、低コストのＬＤを使用でき、また、ＬＤ間の中心周波数の制御も簡易である、という効果がある。

ＡＭ／ＦＭ変換回路の構成の別の一例を、図１１に示す。本構成は図１０において、複数のＡＭ／ＦＭ変換回路間で、ＬＤとＬｏｃａｌ−ＬＤを供用するものである。ＲＦ信号を発生させる基本原理は図１０の構成と同じである。ＬＤ間の中心周波数の制御機構の数を削減できることから、図１０の構成に比べ、更に低コスト化ができるという効果を有する。

ＡＭ／ＦＭ変換回路の構成の別の一例を、図１２に示す。本構成は図１０において、複数のＡＭ／ＦＭ変換回路間で、ＬＤとＬｏｃａｌ−ＬＤを供用するものである。本構成では、まず、ＬＤの搬送波とＬｏｃａｌ−ＬＤの出力光の中心周波数差をΔｆとし、両者をカプラで合波する（光スペクトル（１））。実線と点線は、それぞれＬＤ出力光とＬｏｃａｌ−ＬＤ出力光の光スペクトルを表す。なお、便宜上、実線を低周波側、点線を高周波側として記載したが、周波数の関係は逆でも良い。次に、合波したＬＤの搬送波とＬｏｃａｌ−ＬＤの出力光に強度変調器（ＩＭ−ＭＯＤ）と位相変調器（ＰＭ−ＭＯＤ）で、それぞれ、強度変調と位相変調を行う。この時、変調周波数および変調指数を最適化すると、ＬＤの搬送波およびＬｏｃａｌ−ＬＤの出力光は、それぞれ、２Δｆ間隔にマルチキャリア化できる（変調周波数および変調指数設定については、非特許文献５を参照。）（光スペクトル（２））。実線と点線は、それぞれＬＤの搬送波とＬｏｃａｌ−ＬＤの出力光がマルチキャリア化した光スペクトルを表す。）。なお、隣接する光スペクトル（点線と実線）の周波数間隔はΔｆである。次に光学フィルタにより、マルチキャリア化したＬＤの搬送波と、マルチキャリア化したＬｏｃａｌ−ＬＤの出力光を分離する。この光学フィルタには、例えば、周回性のあるマッハツェンダーフィルタ（ＭＺ）が使用できるが、他の光学フィルタを用いても良い（光スペクトル（３）、（４））。次に、（３）、（４）のマルチキャリアを、それぞれ、光学フィルタによりシングルキャリアに分離する。この光学フィルタには、例えば、アレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ）が適用できるが、他の光学フィルタを用いても良い（光スペクトル（５）、（６）、（７）、（８）、（９）、（１０））。この内、ＬＤの搬送波から生成したシングルキャリア（光スペクトル（５）、（７）、（９））をそれぞれ異なる位相変調器（ＰＭ−ＭＯＤ）に入力し、これに対しそれぞれ異なる変調信号にてＰＭ変調することでＦＭ変調光を生成し、さらにこれとＬｏｃａｌ−ＬＤの出力光から生成したシングルキャリア（光スペクトル（６）、（８）、（１０））とを合波してフォトダイオードで受光しビートを発生させることで、それぞれの変調信号を個別にＡＭ／ＦＭ変換する。なお、合波してフォトダイオード入力するキャリアの組み合わせは、（５）と（６）、（７）と（８）、（９）と（１０）のように、光スペクトルの周波数差がΔｆであるものを選択する。本構成は、ＬＤ、Ｌｏｃａｌ−ＬＤ、ならびに、ＬＤ間の中心周波数の制御機構の数を削減できることから、図１０の構成に比べ、更に低コスト化ができるという効果を有する。また、本構成は、変調信号毎に異なる周波数のキャリア（ＬＤから生成した（５）、（６）、（７）、あるいは、Ｌｏｃａｌ−ＬＤから生成した（６）、（８）、（１０））を用いるため、図１１の構成に比べ、多重反射による干渉が発生しないという効果も有する。

なお、ＡＭ／ＦＭ変換回路は、上記の構成以外であっても適用することができる。

ＢＳ４００’では、受信回路を構成するＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）４０３は、伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成する。その後、受信信号を分岐して、時分割分離回路を構成する電気スイッチ４０４によって、所望のチャネルのパルス化されたＲＦ信号のみを取り出す。

ＲＦ信号復元回路を構成するＢＰＦ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）４０５は、エイリアス成分を削除することによって、チャネル毎のＲＦ信号を復元する。ＦＭ／ＡＭ変換回路４０７は、チャネル毎のＲＦ信号をＦＭ／ＡＭ変換して元の変調信号を再生する。変調信号は、アンテナ４０６から送信される。

ここで、ＦＭ／ＡＭ変換回路の構成の一例を、図１３に示す（例えば、非特許文献３を参照。）。ここに示す構成は遅延線を用いたもので、ＡＭ／ＦＭ変換されたＲＦ信号を２分岐し、この内一方に遅延を与えてからＡＮＤ（論理和）をとることで、このＲＦ信号を元の変調信号に復元する。なお、ＦＭ／ＡＭ変換回路の構成は、他のものであっても適用することができる。

変調信号を強度変調して時分割多重した場合、図１４に示すように先行パルスが漏れ込むことによってビート雑音の原因となるパルス間干渉（ＩＳＩ：Ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が発生し、ＢＳ４００’にて再生した変調信号の特性が劣化するという問題があった。

本実施形態では、各変調信号が時分割多重される前にＡＭ／ＦＭ変換されている。このため、ＥＶＭを劣化させる要因の１つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク／スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できることとなる。

また、ファイバ伝送区間での光多重反射による特性劣化も、同様に抑圧できることとなる。

更に、ＡＭ／ＦＭ変換されたＲＦ信号は振幅が一定である為、ＣＳの強度変調器からＢＳのＢＰＦまでの区間において、変調信号の状態による振幅の変動が無く、リニアリティが確保できるので、直接変調信号を強度変調するよりもリニアリティの確保の観点で特性が向上するという効果が得られる。

（実施形態２）
実施形態２の光通信システムの構成を図１５に示す。本光通信システムは、変調信号をＡＭ／ＦＭ変換した後に光信号を強度変調する光送信装置としてのＣＳ２００−１および、変調信号を再生する光受信装置としてのＢＳ４００’を有する。図１５では時分割多重の多重数を２としている。まず、ＣＳ２００−１において複数の波長のコヒーレント光搬送波をＬＤ２０１で発生させる。発生させたコヒーレント光搬送波を波長合波器２０２で波長分割多重する。波長分割多重されたコヒーレント光搬送波を、サンプリングパルス発生回路（ＳＰＧ）２０３と光パルス変調器２０４を用いて一括してパルス化する。パルス化した後、波長分波器２０５で波長分割して波長毎のパルス化搬送光を生成する。ＬＤ２０１、波長合波器２０２、ＳＰＧ２０３、光パルス変調器２０４及び波長分波器２０５でパルス化搬送光生成回路を構成する。

ＡＭ／ＦＭ変換回路２１５は、Ｃｈ１とＣｈ２の変調信号を、それぞれ、ＡＭ／ＦＭ変換する。一方、分岐光カプラ２０６ではパルス化搬送光を２分岐し、強度変調器２０７’はＡＭ／ＦＭ変換したＣｈ１とＣｈ２の変調信号でそれぞれパルス化搬送光を強度変調して強度変調光を生成する。分岐光カプラ２０６及び強度変調器２０７’で強度変調光生成回路を構成する。

強度変調光Ｃｈ１の信号を遅延回路２０９で遅延させ、光合波器２１０で強度変調光Ｃｈ２と合波して伝送信号光を生成する。遅延回路２０９では、強度変調光Ｃｈ１と強度変調光Ｃｈ２が重ならないよう合波され、時分割多重機能を発揮する。さらに、波長合波器２１３は、同様に生成された他の波長の伝送信号光と合波し、波長分割多重された伝送信号光として光伝送路５００へ送信する。遅延回路２０９及び光合波器２１０で時分割多重回路を構成する。

ＢＳ４００’では、伝送信号光を波長分波器３００で波長ごとに波長分割分離する。図１５に示すように、波長分波器３００はＢＳ４００’の外部に持たせてもよい。

受信回路を構成するＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）４０３は、伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成する。その後、受信信号を分岐して、時分割分離回路を構成する電気スイッチ４０４によって、所望のチャネルのパルス化されたＲＦ信号のみを取り出す。

ＲＦ信号復元回路を構成するＢＰＦ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）４０５は、エイリアス成分を削除することによって、チャネル毎のＲＦ信号を復元する。ＦＭ／ＡＭ変換回路４０７は、チャネル毎のＲＦ信号をＦＭ／ＡＭ変換して元の変調信号を再生する。変調信号は、アンテナ４０６から送信される。

本実施形態では、波長の異なる複数のコヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎のパルス化搬送光としているので、光パルス変調器を削減することができる。

変調信号を強度変調して時分割多重した場合、図１４に示すように先行パルスが漏れ込むことによってビート雑音の原因となるパルス間干渉（ＩＳＩ：Ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が発生し、ＢＳ４００’にて再生した変調信号の特性が劣化するという問題があった。

本実施形態では、各変調信号が時分割多重される前にＡＭ／ＦＭ変換されている。このため、ＥＶＭを劣化させる要因の１つである光領域での同一波長による時分割多重信号を生成するため信号のマーク／スペースレベルでのパルス間干渉を抑圧できることとなる。

また、ファイバ伝送区間での光多重反射による特性劣化も、同様に抑圧できることとなる。

更に、ＡＭ／ＦＭ変換されたＲＦ信号は振幅が一定である為、ＣＳの強度変調器からＢＳのＢＰＦまでの区間において、変調信号の状態による振幅の変動が無く、リニアリティが確保できるので、直接変調信号を強度変調するよりもリニアリティの確保の観点で特性が向上するという効果が得られる。

（実施形態３）
実施形態３の光通信システムの構成を図１６に示す。本光通信システムは、ＣＳ２００−２及びＢＳ４００’を有する。ＣＳ２００−２と実施形態２のＣＳ２００−１とは、ＣＳ２００−２が波長の異なる複数のＬＤ２０１の代替として光周波数コム（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｍｂ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０１’を適用してコヒーレント光搬送波を発生させる点が相違する。コヒーレント光搬送波発生以降は実施形態２の説明と同様である。

本実施形態の構成では、波長の異なる複数のコヒーレント光搬送波の発生に光周波数コムを用いているため、波長の異なるＬＤを不要とすることができる。

（実施形態４）
実施形態４の光通信システムの構成を図１７に示す。本光通信システムは、ＣＳ２００−３及びＢＳ４００”を有する。本光通信システムは、波長分割多重数をＬ、セクタ多重数をＭ、サービス多重数をＮとした場合の構成である。各波長における時分割多重の多重数、すなわち変調信号チャネル数はセクタ多重数とサービス多重数の積となるためＭ×Ｎと表せる。例えば、図３の構成ではＬ＝２、Ｍ＝２、Ｎ＝２に相当し、各波長における時分割多重の多重数はＭ×Ｎ＝４となっている。

強度変調器２０７’でパルス化搬送光を強度変調した後、時分割多重回路（ＴＤＭ）２２０で各強度変調光を時分割多重する。実施形態１で説明したように遅延回路と光合波器で時分割多重回路を構成してもよい。

以後の実施形態では、遅延回路と光合波器に代えて、時分割多重回路２２０として記載している。時分割多重回路以降は実施形態２の説明と同様である。

（実施形態５）
図１８は、セルあたりのアンテナ数を３とした場合のユビキタスアンテナシステムの構成を示している。この場合、ＢＳ４００”あたりのアンテナ数は６となり、したがってセクタ多重の多重数はＭ＝６となる。図１９は、図１８のＣＳ２００−３およびＢＳ４００”の構成を示している。波長分割多重数Ｌは配置するＢＳ数によって決まる。また、多重するサービスを図３の場合のようにＩＥＥＥ８０２．１１ｎの２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の信号とすると、サービス多重数はＮ＝２となり、したがって時分割多重の多重数はＭ×Ｎ＝１２となる。すなわち、本実施形態は実施形態４においてＭ×Ｎ＝１２である場合に相当する。

（実施形態６）
図２０は、セルあたりのアンテナ数を４とした場合のユビキタスアンテナシステムの構成を示している。この場合、ＢＳ４００”あたりのアンテナ数は４となり、したがってセクタ多重の多重数はＭ＝４となる。図２１は、図２０のＣＳ２００−３およびＢＳ４００”の構成を示している。波長分割多重数Ｌは配置するＢＳ数によって決まる。また、多重するサービスを図３の場合のようにＩＥＥＥ８０２．１１ｎの２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の信号とすると、サービス多重数はＮ＝２となり、したがって時分割多重の多重数はＭ×Ｎ＝８となる。すなわち、本実施形態は実施形態４においてＭ×Ｎ＝８である場合に相当する。

（実施形態７）
図２２は、セルあたりのアンテナ数を６とした場合のユビキタスアンテナシステムの構成を示している。この場合、ＢＳ４００”あたりのアンテナ数は３となり、したがってセクタ多重の多重数はＭ＝３となる。図２３は、図２２のＣＳ２００−３およびＢＳ４００”の構成を示している。波長分割多重数Ｌは配置するＢＳ数によって決まる。また、多重するサービスを図３の場合のようにＩＥＥＥ８０２．１１ｎの２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の信号とすると、サービス多重数はＮ＝２となり、したがって時分割多重の多重数はＭ×Ｎ＝６となる。すなわち、本実施形態は実施形態４においてＭ×Ｎ＝６である場合に相当する。

（他の実施形態）
以上の実施例では、便宜上、ＣＳ−ＢＳ間のネットワークトポロジをバス型として記述しているが、これに制限されるものではない。例えば、特許文献１に示されるようにリング構成、スター構成のトポロジーにおいても同様の効果を得ることができる。また、実施例で記述した遅延線は遅延を与えるものであれば光遅延回路でも伝送線路等でも良く、構成や材料に依らない。

１００：携帯事業者コア網
２００、２００−０、２００−１、２００−２、２００−３：セントラルステーション（ＣＳ）
２０１、２０１−１、２０１−２、２０１−Ｌ：レーザダイオード（ＬＤ）
２０１’：光周波数コム
２０２：波長合波器
２０３：サンプリングパルス発生回路（ＳＰＧ）
２０４：光パルス変調器
２０５：波長分波器
２０６：分岐光カプラ
２０７：信号変調器
２０７’：強度変調器
２０９：遅延回路
２１０：光合波器
２１１：遅延回路
２１２：光合波器
２１３：波長合波器
２１５：ＡＭ／ＦＭ変換回路
２２０：時分割多重回路（ＴＤＭ）
３００：波長分波器
４００、４００’、４００”、４００−１、４００−２：無線基地局（ＢＳ）
４０３：フォトダイオード（ＰＤ）
４０４：電気スイッチ
４０５：ＢＰＦ
４０６：アンテナ
４０７：ＦＭ／ＡＭ変換回路
５００：光伝送路
６００：移動端末（ＵＥ）

Claims (8)

1. サンプリングパルスでコヒーレント光搬送波をパルス化してパルス化搬送光を生成し、
   チャネル毎に異なる周波数の変調信号をＡＭ／ＦＭ変換してＲＦ信号を生成し、
   前記パルス化搬送光をチャネル数だけ分岐して、チャネル毎に前記ＲＦ信号で強度変調して強度変調光を生成し、
   チャネル毎の前記強度変調光を時分割多重して伝送信号光として送信し、
   受信した前記伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成し、
   前記受信信号からパルス化されたＲＦ信号をチャネル毎に時分割分離し、
   チャネル毎のパルス化されたＲＦ信号からチャネル毎のＲＦ信号を復元し、
   チャネル毎の前記ＲＦ信号をＦＭ／ＡＭ変換してそれぞれ前記変調信号を再生する光通信方法。
2. パルス化搬送光を生成する際、波長の異なる複数の前記コヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、前記サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎の前記パルス化搬送光とし、
   送信する際、波長毎の前記伝送信号光を波長分割多重して伝送信号光とし、
   受信信号を生成する際、波長分割多重された前記伝送信号光を波長毎に波長分割分離した後、光−電気変換して前記受信信号とすることを特徴とする請求項１に記載の光通信方法。
3. サンプリングパルスでコヒーレント光搬送波をパルス化してパルス化搬送光を生成するパルス化搬送光生成回路と、
   チャネル毎に異なる周波数の変調信号をＡＭ／ＦＭ変換してＲＦ信号を生成するＡＭ／ＦＭ変換回路と、
   前記パルス化搬送光生成回路からの前記パルス化搬送光をチャネル数だけ分岐して、チャネル毎に前記ＡＭ／ＦＭ変換回路からの前記ＲＦ信号で強度変調して強度変調光を生成する強度変調光生成回路と、
   前記強度変調光生成回路からのチャネル毎の前記強度変調光を時分割多重して伝送信号光として送信する時分割多重回路と、
   を備える光送信装置。
4. 前記パルス化搬送光生成回路は、波長の異なる複数の前記コヒーレント光搬送波を波長分割多重した後、前記サンプリングパルスで一括してパルス化し、波長毎に波長分割分離して波長毎の前記パルス化搬送光を生成し、
   前記時分割多重回路は、波長毎の前記伝送信号光を波長分割多重して、波長分割多重された伝送信号光とすることを特徴とする請求項３に記載の光送信装置。
5. 受信した伝送信号光を光−電気変換して受信信号を生成する受信回路と、
   前記受信回路からの前記受信信号からパルス化されたＲＦ信号をチャネル毎に時分割分離する時分割分離回路と、
   前記時分割分離回路からのチャネル毎の前記パルス化されたＲＦ信号からチャネル毎のＲＦ信号を復元するＲＦ信号復元回路と、
   前記ＲＦ信号復元回路からのチャネル毎の前記ＲＦ信号をＦＭ／ＡＭ変換してそれぞれ変調信号を再生するＦＭ／ＡＭ変換回路と、
   を備える光受信装置。
6. 前記受信回路は、波長分割多重された前記伝送信号光を波長毎に波長分割分離した後、光−電気変換して前記受信信号とすることを特徴とする請求項５に記載の光受信装置。
7. 請求項３に記載の光送信装置と、請求項５に記載の光受信装置と、を有する光通信システム。
8. 請求項４に記載の光送信装置と、請求項６に記載の光受信装置と、を有する光通信システム。

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